公路预应力混凝土连续刚构桥(本科毕业设计论文).doc
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西南交通大学本科毕业设计(论文) 第VI页 (100m+185m+100m) 公路预应力混凝土连续刚构桥 毕业设计 毕 业 设 计 任 务 书 班级 学生姓名 学号 发题日期:2010 年 4 月 12 日 完成日期:2010年 6 月 12 日 题 目 (100m+185m+100m)公路预应力混凝土连续刚构桥 1 设计原始资料 1、主要技术指标 (1) 孔跨布置:100m+185m+100m; (2) 公路桥梁对应的等级为一级公路; (3) 荷载标准:公路-I级汽车荷载 ; (4) 桥面布置:0.5m(防撞栏)+2×3.75m(车行道)+3.5m(应急车道)+0.5m(防撞栏)=12m (5) 桥面坡度:纵坡0% (平坡),车道为2%单向横坡; (6) 施工方法:主梁采用悬臂浇注分段对称平衡施工,中跨及边跨合拢段采用吊模浇注,挂篮自重+施工荷载控制在370吨以内,挂篮自重按130吨计; (7) 桥轴平面线型:直线; (8) 地震基本烈度要求:七度; (9)不考虑桥下通航的要求,不考虑其他特种荷载等等,本设计不包括墩底承台以下部分的设计。 2、材料规格 (1) 混凝土:梁体为C60级混凝土; (2) 墩身混凝土:C50级混凝土; (3) 预应力钢筋及锚具:纵向和横向预应力筋采用高强度低松弛钢绞线,其单根公称直径为Φs15.2,标准强度fpk=1860MPa,初定钢绞线张拉控制力为 σk=0.75fpkMPa;竖向预应力钢筋采用Φ32精轧螺纹钢筋,标准强度为750MPa;纵向预应力采用YM15型锚具,竖向预应力采用YGM锚具,预应力管道均按金属波纹管成孔设计; (4) 普通钢筋:普通钢筋采用应改为R235、HRB335级钢筋,其强度分别为195MPa和280Mpa; (5) 上部构造为单箱单室的箱梁截面,梁底下缘及底板上缘均按1.5~2次抛物线规律变化,腹板、底板可按要求变厚。 2 设计各部分内容及时间分配:(共 12 周) 第一部分 拟定尺寸,准备计算数据;结构内力计算; (第7周) 第二部分 预应力钢筋估束、布束、调束; (第8~9周) 第三部分 计算各项预应力损失; (第10~11周) 第四部分 计算弹性次内力及徐变次内力; (第12~13周) 第五部分 进行荷载组合、截面验算; (第14周) 第六部分 编制设计说明书,绘制设计图及资料翻译; (第15~16周) 第七部分 教师审核毕业说明书。 (第17周) 评阅及答辩 3 计算说明书内容 设计基本资料、纵、横断面布置及尺寸、单元划分和施工方法、恒载内力计算、活载内力算、预应力钢束的估算与布置、预应力损失及有效预应力计算、预加力产生的次内力、徐变次内力、内力组合、承载能力极限状态验算、正常使用极限状态验算、主应力验算、结构挠曲变形验算、主要工程数量估算、毕业设计小结、专业英语资料翻译、参考资料、毕业实习报告等。 4 绘制设计图 绘制桥梁结构(主梁)主要构造图(立面、平面、横断面和阶段划分图),分阶段预应力钢筋布置图(各个施工阶段预应力布置,包括纵向立面、平面和各个横断面布置),施工程序图等,要求达到A3幅面图纸不少于16张或A2幅面图纸不少于8张(相当于0#图2张)。 5 外文翻译 外文资料翻译,要求选择一篇外文专业科技文献(外文字符不少于10000个)翻译或用外文写出本人的毕业设计摘要(不少于500汉字),毕业设计的说明书不少于15000汉字。 指导教师: 年 月 日 审 批 人: 年 月 日 摘 要 连续刚构桥与其它型式的梁桥相比,具有较为显著的经济性和很多优点,与同等跨径的简支梁桥相比,连续刚构桥的截面控制弯距相对减小,同时由于采用平衡悬臂施工方法,使桥梁单跨跨径大大增大。传统普通钢筋混凝土连续体系跨越能力比较有限,预应力混凝土技术给了连续体系新的发展空间,跨越能力得到了显著提高。 本设计为(100+185+100)m公路预应力混凝土连续刚构桥,主要是针对已经给出的大跨度连续刚构的上部结构设计,也就是主梁的设计,而没有涉及到桥梁所在位置的地质条件,通航要求,建筑高度要求等等一系列实际问题。 由于抛物线的变化规律与连续体系弯矩变化规律相似,同时考虑到根部剪力较大,为了更好的抵消负弯矩和剪力,主梁高度按1.6次抛物线形式变化,桥面设计宽为12m,桥轴线为直线,不设纵坡,桥面设2%的单向横坡,以便于排水。设计荷载标准为:公路-I级。截面形式为单箱单室箱型,墩身为双薄壁柔性墩。 在主梁主要构造及细部尺寸拟定后,采用MIDAS软件对结构进行了内力分析,然后对钢筋数量进行估算并配置预应力钢筋,进行预应力损失和次内力的计算,再进行主要控制截面的承载能力的极限状态检算和正常使用状态的检算以及刚度验算,最后对主要工程量进行了估算。在做完所有的计算后,绘制结构施工图,包括桥跨布置图、结构一般构造图、预应力布置图和施工程序图等,进行外文翻译,最后编制设计计算说明书及文档整理。 关键词:预应力混凝土;连续刚构;悬臂灌注施工;MIDAS ABSTRACT Compared with other beam bridge types, the Continuous Rigid Frame is comparatively economic to build. It has many advantages.For example,compared with simply-supported beam bridge, the governing moments of continuous rigid frame bridge can be minimized, and especially the wide use of balanced cantilever construction, the individual span of continuous rigid frame bridge can be greatly increased. The crossing ability of common RC continuous system is quite limited, The technology of Pre-stressing force given a new room to the development of the continuous system. The capability of span have been greatly improved. The graduate design item is three-span (100+185+100)m prestressed concrete continuous rigid frame bridge. It is major intended for the design of the long –span continuous rigid frame bridge which has been gived,The design just for the top structure. Not related to the geological conditions of the bridge location、navigation requirements, building height requirements, and so a series of practical problems. The height of girder is 1.6 parabolic conformation because the law of parabola is generally equal to the law of continous girders bending moment.and taking into account the shears in the roots are large .It is 12m to the wide in bridge floor and the exis of the bridge is a straight line. It does not have the vertical slope and set up 2% of the vertical slope which is beneficial to draining off water. The load standard for this design is: highway-Ⅰ. Its cross section is box section of single cell, and the twin flexible pier is adopted in the design. At the basis of the designing section, internal force analysis is done by MIDAS.The amount of the steel bar is estimated and the collocation is done. After these processes, prestressing force loss and the secondary force can be calculated .Then, check whether the carrying capability and deflection of main controlling section can passes its limits. At last, the major amount of the project is estimated. After all the calculation, draw the construction drawing ,including bridge span arrangemente,the structure constructs generally , arrangement of steel tendon, construction procedur and so on,, do the translation of foreign language. At last make the introduction of my design and sort my text file. 【Keywords】: Pre-stressing Concrete,Continuous Rigid Bridge Framework, cantilever construction, MIDAS 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 85 页 目 录 第1章 绪 论 1 1.1 毕业设计的目的和意义 1 1.2 连续刚构桥回顾与展望 1 1.3 连续刚构桥的基本构造特点 2 1.3.1 桥梁跨径 2 1.3.2 箱梁根部底板厚度 2 1.3.3 箱梁顶板厚度 3 1.3.4腹板厚度 3 1.3.5 主梁高度 3 1.4 连续梁桥悬臂施工方法介绍 3 1.4.1 施工特点 3 1.4.2 托架与挂篮 4 1.4.3 工艺流程 4 1.5 设计依据 4 第2章 桥跨总体布置及结构主要尺寸 5 2.1 桥跨结构图式及尺寸拟定 5 2.1.1 设计技术标准 5 2.1.2 结构图式 5 2.1.3 主要尺寸拟定 6 2.2 主梁分段与施工阶段的划分 7 2.2.1 分段原则 8 2.2.2 具体分段 8 2.2.3 主梁施工方法及注意事项 8 2.2.4 施工阶段的划分 9 第3章 荷载内力计算 11 3.1 恒载内力计算 11 3.1.1 计算方法 11 3.1.2 计算结果 12 3.2 活载内力计算 15 3.2.1 横向分布系数的考虑 15 3.2.2 活载因子的计算 16 3.2.3 荷载计算结果 17 3.3 内力组合 18 第4章 预应力钢束设计 21 4.1 估算预应力钢束 21 4.1.1 计算原理 21 4.1.2 预应力钢束的估计 24 4.1.3 钢束数的确定 26 4.1.4 预应力钢束的布置 27 4.2 预应力损失计算 28 4.2.1 预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失 29 4.2.2 由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 29 4.2.3 混凝土弹性压缩引起的应力损失 29 4.2.4 由钢筋松弛引起的应力损失的终极值 30 4.2.5 由混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 30 4.2.6 有效预应力计算 32 第5章次内力计算 41 5.1 徐变次内力计算 41 5.1.1 混凝土徐变理论 41 5.1.2 预加力徐变次内力计算结果 42 5.2 收缩次内力计算 44 5.2.1 混凝土收缩理论 44 5.3 温度次内力计算 47 5.3.1 温度对连续梁结构的影响 47 5.3.2 温度次内力计算 48 5.4 墩台支座不均匀沉降次内力计算 51 5.5 预加力引起的二次力矩计算 53 第6章 截面验算 56 6.1 内力组合 56 6.1.1 荷载和荷载效应 56 6.1.2 内力组合 56 6.2 承载能力极限状态验算 59 6.3 正常使用极限状态验算 62 6.3.1使用阶段正截面抗裂验算 62 6.4 持久状况和短暂状况构件的应力计算 66 6.4.1 使用阶段正截面压应力验算 66 6.4.2 使用阶段斜截面压应力验算 68 6.4.3 施工阶段正截面法向应力验算 70 6.4.5 受拉区钢筋的拉应力验算 80 6.5变形计算与验算 86 6.5.1 变形验算 87 6.5.3 预拱度的设置 87 第7章 主要工程数量估算 89 7.1 混凝土用量估算 89 7.2 钢绞线用量估算 90 7.3 锚具用量估算 91 总结与讨论 92 致 谢 94 主要参考文献 95 附录1实习报告 96 附录2 毕业设计相关设计图纸 102 第1章 绪 论 1.1 毕业设计的目的和意义 毕业设计是高校本科培养计划中最后一个重要的教学环节,目的是使学生在学完培养计划所规定的基础课、技术基础课及各类必修和选修专业课程之后,通过毕业设计这一环节,较为集中和专一地培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能,分析和解决实际问题的能力。通过本设计中我了解了公路连续刚构桥设计的基本过程,掌握公路连续刚构桥设计的基本要素,包括桥型的选择、桥跨的布置、截面尺寸的拟定、结构受力分析、施工方法的选择等,熟悉了工程设计过程,加深了对规范的理解,增强独立完成有关设计计算能力,同时了解公路连续刚构桥基本理论与其应用和发展,掌握本桥式结构的基本构造、施工方法及其特点。 本次设计的具体内容是100m+185m+100m公路预应力混凝土连续刚构桥设计,主要是做上部结构,也就是主梁和桥面的设计。其中下部结构主要了解构造,不做具体设计。本设计中主要利用的软件主要有MIDAS,Office软件等。 由于经验不足,难免存纰漏之处,并且众多的设计施工中的实际问题都没有考虑,或仅做了简单的近似和模拟。但是通过这次毕业设计,对预应力混凝土连续刚构桥有了更深的认识,对同类型桥梁的设计过程也有一个感性的认识。 感谢学校给予的毕业设计这样一个实践的过程。 1.2 连续刚构桥回顾与展望 连续刚构桥是预应力混凝土大跨梁式桥主要桥型之一,它综合了连续梁和T型刚构桥的受力特点,将主梁做成连续梁体与薄壁桥墩固结而成。它同连续梁一样,可以做成一联多孔,在长桥中,可以在若干中间孔以剪力铰相连或简支挂。在六十年代,德国首例采用悬臂浇筑施工法在莱茵河上建成主跨分别为114.2m及208.0m的沃尔姆斯和本道夫桥。典型的连续刚构体系,对称布置并采用平衡悬臂施工方法修建。在跨径大而墩高度小的连续刚构桥中,由于体系温度的变化,混凝土收缩等将在墩顶产生较大的水平位移,为减少水平位移在墩中产生的弯矩,连续刚构桥常采用水平抗推刚度较小的双薄壁墩。 连续刚构桥的结构特点是墩梁固结,既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点,又保持了T形刚构不设支座、无需体系转换的优点,方便施工,而且很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度能很好的满足较大跨径桥梁的受力要求,因此它已成为大跨度预应力混凝土桥梁的首选桥型,而且连续刚构桥还具有下列发展趋: (1) 跨径可进一步增大 (2) 上部结构不断轻型化 (3) 简化预应力束类型 (4) 取消边跨合拢段落地支架 (5) 上部结构连续长度增长 总之,一座桥的设计包含许多考虑因素,在具体设计中,要求设计人员综合各种因素,作分析、判断,得出可行的最佳方案。 1.3 连续刚构桥的基本构造特点 连续刚构桥跨越能力大,受力合理,结构整体性能好,桥面连续行车舒适,造型简单,其主梁截面构造、主要尺寸有下列特点: 1.3.1 桥梁跨径 连续刚构桥一般均指预应力连续刚构桥,可以是等跨度连续刚构桥和不等跨连续刚构桥。三跨连续刚构桥,为了保证中跨跨中不致产生异号弯矩,一般边跨长度可取中跨长的0.5~0.8倍,如果减少边跨长度,则边跨和中跨的跨中弯矩均减少,此外,边跨跨长与中跨跨长的比值还与施工方法有关,对于现场浇灌的桥梁,边跨长度取为中跨跨长度的0.8倍是经济合理,但采用悬臂施工法,考虑到一部分边跨采用悬臂施工外,余下的边跨部分还需另搭脚手架,为使脚手架长度最短,则边跨长度应取中跨长度的0.65倍为宜。 1.3.2 箱梁根部底板厚度 变截面箱梁底板厚度也随梁高变化,墩顶处底板厚为梁高的1/10~1/12,跨中处底板厚一般为200~250mm。底板厚最小应有120mm。已建成的类似桥梁,底板的最小厚度大多数为32cm;底板的最大厚度,其根部底板厚跨比的最小值为1/200。 1.3.3 箱梁顶板厚度 箱梁顶板厚度:应满足桥面板横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。参考如下(跨中截面): 腹板间距(m) 3.5 5.0 7.0 顶板厚度(mm) 180 200 280 1.3.4腹板厚度 腹板主要是抗剪和主拉应力,一般:腹板内无预应力筋时:可采用200mm;有预应力筋管道时可采用250~300mm;有锚头时则可采用250~300mm。在大跨度预应力混凝土箱梁桥中,腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽,以承受支点处较大的剪力,一般采用300~600mm,个别腹板厚度达到1m左右。 1.3.5 主梁高度 由于预应力混凝土连续刚构桥的跨度不断增加,自重荷载设计荷载中占的比例明显增大,对采用轻质混凝土和高强度低松弛钢绞线的桥梁,梁高有降低趋势,以提高截面的有效承载力,减小自重。变高度梁的截面变化规律可采用圆弧线、二次抛物线和直线等,通常以二次抛物线为最常用。连续刚构在支点和跨中的梁估算值 等高度梁:,常用 变高度梁:支点处:,跨中: 其中为桥梁跨度; 1.4 连续梁桥悬臂施工方法介绍 本设计采用悬臂施工法,其主要特点如下: 1.4.1 施工特点 悬臂施工法是利用已建成的桥墩沿桥跨方向对称施工,其施工的必要条件是:施工中墩与梁固结,施工过程中桥墩需承受不对称弯矩。悬臂施工时随梁段增长,梁内出现的负弯矩不断增大,对梁上缘需逐段施加预应力,使其与完成的梁段连成整体。其总体施工特点为:桥下无需搭设支架,对深水、大跨、通航、峡谷、高墩的条件下是最优的施工方案;工艺简单,施工设备少;多孔桥可平行施工,施工速度快;悬臂施工时使跨中正弯矩移到支点负弯矩,大大提高桥梁的跨越能力,节省施工费用,降低施工造价等。 连续梁桥采用悬臂施工,存在施工中的力学体系转换问题,所以施工中应及时调整所施加的预应力,并考虑体系转化及其他因素引起的次内力。 悬臂施工是由两个相邻的桥墩同时向两侧分段进行,水平推进,直到跨中合拢,各整段用预应力紧密连成整体。它通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。 1.4.2 托架与挂篮 悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后,张拉预应力束,移动挂篮继续浇筑下一梁段。梁节段长度与梁段自重、挂篮重、平衡配重及施工荷载密切相关,一般每个阶段的长度为2.5~5m。悬臂浇筑施工中的主要设备是挂篮,因桥墩根部块的重量较大,且为了满足拼装和支承挂篮要求的起步长度,经常先用托架浇筑第一梁段。 托架上施工前几个梁段达到挂篮起步长度后,拼装对接挂篮,待悬浇到一定长度后,再将对接挂篮承重梁分开,形成两个独立的挂篮向墩的两侧逐段推进,新浇梁段达到设计强度后张拉预应力束筋与前一梁段连成一体。完成一个梁段后,挂篮可前移一个梁段,循环悬臂浇完所有梁段。 1.4.3 工艺流程 用挂篮悬臂浇筑施工,除0号块等少数梁段用托架施工外,其余利用挂篮施工。其主要工艺流程为:拼装挂篮、浇筑梁段;前移挂篮、调整、锚固;浇筑下一梁段;依次完成悬臂浇筑全部梁段;挂篮拆除;合拢段施工。 1.5 设计依据 1 中华人民共和国交通部标准,公路桥涵设计通用规范,JTG D60-2004; 2 中华人民共和国交通部标准,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范,JTG D62-2004; 3 中华人民共和国交通部标准,公路桥涵地基与基础设计规范,JTG D63-2007; 第2章 桥跨总体布置及结构主要尺寸 2.1 桥跨结构图式及尺寸拟定 2.1.1 设计技术标准 1、 孔跨布置:预应力混凝土连续刚构桥(100+185+100)m; 2、 设计荷载:公路-I级 3、 计算行车速度:80公里/小时; 4、 桥面纵坡:0%; 5、 桥面设2%的单向横坡; 6、 桥轴平面线型:直线; 7、 有效温度标准值(系统温度):最高20度,最低-20度; 8、 桥梁宽度:全桥为上下行双幅桥布置,中央分隔带宽1m,两侧防撞护栏2×0.5m,单幅桥面宽为12m,详见图1“大桥桥形布置图”。 9、拟定参数:横断面下缘宽度7.00m,上缘宽度12.0m,翼缘外悬臂长2.5m。 2.1.2 结构图式 1、 截面形式 为了减小上部结构的自重,达到增加跨度、减少下部结构的工程量、增加截面抗扭刚度的目的,本桥采用单箱单室箱型截面。由于顶宽较大,分为上、下行,设计成双幅桥,截面为两个分离单室箱,设计时只考虑其中一幅。上部结构采用变截面箱形梁。 墩顶设置横隔板,横隔板处设置过人洞。 2、 立面形式 本桥为预应力混凝土连续刚构桥。 本桥跨径组成100m+185m+100m=385m,梁高按1.6次抛物线变化。 3、 施工方法 悬臂施工方法是从桥墩开始对称地、不断悬臂接长的施工方法,它一般分为悬臂浇注法和悬臂拼接法。该二种方法是大跨径连续梁桥主要采用的施工方法,其优点:是不需大量施工机械和临时设备;不影响桥下通航、通车;施工受季节、河道水位影响小。因此悬臂施工法在连续梁和连续刚构中得到广泛的应用。 本桥选用的施工方法就是悬臂施工方法中的悬臂浇注法,即挂篮分段浇注、悬臂对称施工。 2.1.3 主要尺寸拟定 1、跨度 桥梁跨度应根据水利部门推荐桥位处主桥主跨径的范围,及主河槽布置桥孔要求,结合桥址处的水文、地质、河道断面、通航要求综合考虑,选出适合于该桥位的跨径。本桥为指定跨径组成:100m+185m+100m,桥梁全长385m。 2、主梁高度 连续梁桥根部的高跨比一般为~。本桥梁墩顶梁高10.8m,是主跨径的。 主跨中部箱梁的高跨比一般为~。本桥跨中截面梁高4.0m,是主跨径的。 梁高从支座到跨中沿跨径方向按1.6次抛物线变化。 3、箱梁腹板厚度 梁的腹板厚度,主要是满足混凝土抗剪和主拉应力的要求,同时又要考虑到普通钢筋或预应力索的布置和混凝土浇注不发生困难。 在大跨度预应力混凝土箱梁桥中,腹板厚度可从跨中逐步向支点加厚,以承受支点处较大的剪力,一般采用300~600mm,有的达到1m。 在顶板与腹板接头处有必要设置梗腋,它可提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度,减少了扭转剪应力和畸变应力,底板和腹板接头处可根据需要设置。腹板厚度也可以采用以下的经验公式估算:腹板确定经验公式: 腹板总厚度:t=(1+)(m),其中,B为桥面总宽度(m);L为主跨跨度(m)。 同时应满足构造要求:单个腹板厚度t0≥0.15m。 根据经验,腹板最小厚度一般为40cm,个别最小为34cm,也有采用50cm,最大厚度为55~90cm。本桥既注重上部结构的轻型化,也注重主拉应力的控制。 腹板厚度在中支点为80cm,跨中为50cm。在渐变梁段,梁肋厚度沿腹板内侧按直线过渡。 4、 箱梁底板厚度 箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位,当采用悬臂施工方法时,梁的下缘特别是靠近桥墩的截面承受很大的压力。箱形截面的底板应提供足够大的承压面积,发挥良好的受力作用。在发生变号弯矩的截面中,顶板和底板上都应各自发挥承压的作用。 (1) 箱梁根部底板厚度 箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚直至墩顶,以适应受压要求。底板除需符合使用阶段的受压要求外,在破坏阶段还宜保持在底板以内有适当的富余。 本桥选用115cm。 (2) 箱梁跨中底板厚度 大跨度连续箱梁因跨中弯矩要求底板内需配置一定数量的钢束和钢筋,此时跨中底板厚度取为30cm。 (3) 底板厚度变化规律 从跨中合拢段边沿到零号块处底板厚度由30cm逐渐加厚至115cm,且按1.6次抛物线规律变化。底缘抛物线方程为:,底板上缘为:。 5、 箱梁顶板厚度 确定箱形截面顶板厚度一般考虑两个因素:满足桥面板横向弯矩的要求,满足布置纵向预应力钢束的要求。顶板厚度与腹板间距一般有如下关系: 表2-1 顶板厚度与腹板间距关系 腹板间距m 3.5 5.0 7.0 顶板厚度cm 18 20 28 本设计箱梁断面顶板厚在全梁范围内取为30cm。 2.2 主梁分段与施工阶段的划分 2.2.1 分段原则 根据选用的施工方案(悬臂浇注)及所用施工机具(挂篮)的承重、支承点位置及支反力,对上部箱梁进行施工分段,梁段长度规格应尽量减少,以利于挂篮施工。梁段长度变化处的梁段重量差应尽量减少,以利于施工控制,同时应满足挂蓝承载能力要求。 2.2.2 具体分段 本桥全长387m,全梁共分120个梁段,中支点0号块长度11m,一般梁段长度分成2.5m、3.0m、3.5m和4.0m,跨中合拢段2.0m。其中0号块在托架上现浇。 具体分段情况见附后的桥梁分段设计图纸。 2.2.3 主梁施工方法及注意事项 1、主梁采用悬臂灌注法施工,墩顶梁段分别在各墩顶浇筑,其余梁段用活动挂篮悬臂灌注,挂篮及附属设备重不大于1300kN。 2、施工程序建议分为三大步骤: 在墩顶0号梁段施工完毕之后,两侧对称悬臂浇注至26号梁段,安装边跨现浇段支架,浇注边跨28号现浇梁段。 安装合拢段支撑模板,浇筑合拢段,张拉合拢段钢束; 拆除全部模板,形成三跨连续梁刚构,张拉全部剩余钢束。 3、中跨合拢段混凝土浇注,应选择非温度急剧变化日之夜间气温最低时进行 (由于设计中不能事先确定合拢时之温度值,故按合拢温度为15℃设计),合拢段混凝土达85%强度后,放松临时索重新张拉至设计张拉力。 4、悬浇施工时,两端施工设备的重量要保持平衡,注意无左右偏载。 5、施工时所有备用孔道均需经设计单位同意方可使用,施工完毕后,应对备用孔道进行压浆处理。 6、为使主梁施工达到高质量、高精度和高安全度,除要求混凝土强度达到85%以后方可施加预应力外,对已浇注的梁段,要求通过以下四个方面的检查校核后,方可进行下一梁段的施工: (1) 箱梁截面各部尺寸以及中线误差必须满足施工规范要求。 (2) 混凝土强度必须达到或超过设计标号。 (3) 预应力的锚具控制应力和钢绞线的伸长量是否达到设计值。 (4) 实测挠度值是否与设计值相符。 2.2.4 施工阶段的划分 1、步骤:(1) 梁墩墩身施工完毕至墩顶。 (2) 浇注0号梁段。 (3) 混凝土强度达到85%后,张拉预应力束。 (4) 在0梁段上对称架设挂篮2个,每个挂篮按1300KN考虑。 2、步骤:(1) 对称浇注1号梁段。 (2) 混凝土强度达到85%后,张拉预应力束。 3、步骤:(1) 往两端移动挂篮。 (2) 对称浇注2号梁段。 (3) 混凝土强度达到85%后,张拉预应力束。 4、步骤:(1) 按前步骤依次浇注3~26号梁段。 (2) 混凝土强度达到85%后,张拉预应力束。 5、步骤:(1) 安装边支座,并现浇边跨等高梁段即满堂支架施工的27号梁段。 (2) 混凝土强度达到85%后,张拉预应力束。 6、步骤:(1) 拆除挂篮,安装边跨合拢段支模,并浇筑合拢段。 (2) 混凝土强度达到85%后,张拉8根底版预应力束及6根顶板束。 7、步骤:(1) 安装中跨合拢段支模,并浇筑; (2) 混凝土强度达到85%后,张拉8根底板预应力束及2根顶板束。 8、步骤:施工桥面二期荷载。 典型施工阶段MIDAS模拟图如下所示: 图2-1 主墩及0#块施工 图2-2悬臂浇筑 图2-3 悬臂施工完毕 第3章 荷载内力计算 3.1 恒载内力计算 3.1.1 计算方法 1、恒载内力计算采用MIDAS2006建立模型进行计算。混凝土及钢筋材料特性见下表(表3-1 材料特性表)。 表3-1 材料特性表 材料 项目 计算取值 C60混凝土 容重 γ=25kN/m3 弹性模量 E=3.6×MPa 线膨胀系数 =1.0× 泊松比 γ=0.2 混凝土抗压标准强度 =38.5 MPa 混凝土抗拉标准强度 =2.85MPa 低松弛高强度预应力钢绞线 公称面积 A=140mm2 抗拉强度标准值 =1860MPa 弹性模量 Ep=1.95×MPa 粗钢筋精轧螺纹钢 直径 32mm 抗拉强度标准值 =750MPa 弹性模量 Ep=2.0×MPa 2、预应力管道 预应力筋管道:连续梁梁纵、横向采用金属波纹管成孔,竖向预应力采用波纹管成孔; 锚具:采用YM15-22、YM15-19锚具。 3、计算阶段划分 (1) 由中支墩悬臂法施工至最大悬臂; (2) 安装边支座,现浇边跨等高梁段; (3) 边跨合拢; (4) 合拢中跨; (5) 拆除吊篮; (6) 桥面铺装(二期恒载); (7) 运营阶段。 4、施工阶段简图 见附件。 5、二期荷载 二期恒载集度为30kN/m 3.1.2 计算结果 1、计算模型 本桥在计算中采用空间梁单元,根据施工单元划分及建模方便,全桥共设120个主梁单元、40个桥墩单元、165个节点。根据MIDAS对坐标系的设置原则,顺桥向为轴,横桥向为轴,垂直桥面为轴。 图3-1 MIDAS模型 图3-2 模型节点布置 图3-3 模型单元布置 1、截面特性计算结果 表3-2 各截面截面特性值 节点号 面积A() Iyy() Czp() Czm() 4 10.16 23.831 1.604 2.397 5 10.3439 24.832 1.636 2.414 6 10.6235 26.825 1.699 2.453 7 10.9754 29.652 1.783 2.508 8 11.3917 33.324 1.886 2.575 9 11.8683 37.909 2.006 2.653 10 12.4027 43.506 2.141 2.741 11 12.9164 49.332 2.272 2.826 12 13.4724 56.129 2.413 2.916 13 14.0702 64.009 2.564 3.013 14 14.7095 73.099 2.725 3.116 15 15.3901 83.536 2.895 3.224 16 16.1119 95.477 3.074 3.338 17 16.8749 109.09 3.262 3.458 18 17.6791 124.56 3.458 3.582 19 18.5247 142.09 3.662 3.712 20 19.4118 161.9 3.874 3.847 21 20.2052 180.87 4.062 3.967 22 21.0294 201.86 4.255 4.090 23 21.8843 225.03 4.453 4.217 24 22.7703 250.56 4.656 4.348 25 23.5323 273.8 4.829 4.460 26 24.3161 298.93 5.005 4.575 27 25.1216 326.1 5.185 4.692 28 25.949 355.43 5.368 4.811 29 26.7985 387.06 5.553 4.933 30 27.67 421.15 5.742 5.058 注: 面积A:横截面面积。 Iyy:绕单元局部坐标系y轴的惯性距 Czp:沿单元局部坐标系+z轴方向,单元截面中和轴到边缘纤维的距离。 Czm:沿单元局部坐标系-z轴方向,单元截面中和轴到边缘纤维的距离。 2、各梁段湿重 因本桥为对称结构,因此梁段湿重仅列出1/4跨结构,各梁段湿重见表3-3所示。 表3-3 主梁各段湿重表(取1/4结构) 主梁分段号 湿重 (kN) 主梁分段号 湿重 (kN) 0 7609.29 14 1443.17 1 1702.14 15 1378.21 2 1648.36 16 1316.85 3 1595.96 17 1259.11 4 1544.93 18 1204.99 5 1495.26- 配套讲稿:
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